光化學實驗中可能會用到的LED、氙燈、汞燈，這3種光源到底有哪些區別？

為瞭讓時間緊迫的人能看到本文的重點內容，先將3種光源的對比表格放在最前面↓↓

f6aadae039fce6e5a4f5fe8f86ecb419df952cd7dea4622c8656b5394a44d8c5太陽光、汞燈、氙燈、白光LED光譜對比

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接下來將詳細探討3種光源的各自特點，幹貨都在下面↓↓建議看完後收藏，以後能用到也說不定哦。

一、LED光源

LED即發光二極管，發光二極管的核心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片，在p型半導體和n型半導體之間有一個過渡層，稱為p-n結。在某些半導體材料的p-n結中，註入的少數載流子與多數載流子復合時會把多餘的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。

當LED處於正向工作狀態時，電流從LED陽極流向陰極，半導體晶體就發出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。

LED光源的光譜范圍比太陽光譜范圍窄，主要是在其特定的單色光波長范圍內。光譜波長由短到長依次呈現為藍色、綠色、黃綠色、黃色、黃橙色、紅色，常見幾種顏色的典型峰值波長分別為：紫外光365 nm、藍色475 nm、藍綠色500 nm、綠色525 nm、黃色590 nm、橙色610 nm、紅色625 nm。

528541a0c46c96e3ef77e055cb4d99e8白光LED光譜圖

LED的白光是由藍色LED激發黃色熒光粉產生的，所以白光LED在480 nm附近會有能量缺失，因此白光LED與太陽光譜存在較大差異。LED光源通常也以色溫來衡量：色溫3000 k以下偏黃、3000～3300 k為暖白、4000～4500 k為自然白、6000～6500 k為正白、大於7000 k為冷白光。

LED光源主要用於單波長條件下的光化學研究，在光化學實驗中，常常會使用一些單波長的LED光源，用來探究光催化量子效率。常用設備為：泊菲萊PLS-LED 100C大功率LED光源，這款LED光源除瞭白光系列（不同色溫）、特殊燈珠系列外，還有近40種單波長可選，可覆蓋365～940 nm波段。

泊菲萊PLS-LED 100C大功率LED光源

與汞燈、氙燈相比，LED光源具有單色性好、冷光源、長壽命、節能、環保等優點。

1.單色性好

對於單波長的LED，其半峰寬（FWHM）與輸出波長有關，通常為10 nm，低於氙燈+濾光片，因此在進行量子效率測試時，LED光源能更準確的計算量子效率。

2.冷光源

LED光源為冷光源，與氙燈、汞燈的輸出光相比，其幾乎沒有熱量。因此，在進行光熱催化實驗或對輸出光熱量有要求時，LED光源具有明顯優勢，LED照射不會使反應體系發生明顯的溫度變化。

3.壽命長

LED主要是靠載流子的不斷移動而發光，基本不存在老化和燒斷的現象，這種發光機理決定瞭LED光源的發光壽命能長達10000 h，遠高於氙燈和汞燈。

4.節能

前面提到LED光源為冷光源，幾乎沒有熱量，因此與其它能產生很多熱量的光源相比，LED光源消耗的能量會大大減少。

5.環保

LED為全固體發光體，其耐沖擊不易破碎、廢棄物可回收、不含汞和氙等有害元素。

介紹完LED光源，接下來一起來詳細聊聊氙燈光源。

二、氙燈光源

氙燈是利用高氣壓或超高氣壓氙氣的放電而發光的電光源，其發出的光為連續光譜，從200 nm～2000 nm都有能量分佈，也就是說從紫外光到紅外光的能量輸出都是不間斷的，尤其在可見光譜區，氙燈的能量分佈特性和太陽光譜的能量分佈特性極為相似。

因此國內外的學者常將氙燈作為太陽光的模擬光源，比如在光催化分解水制氫/氧/全分解水、CO₂還原、光降解等各類光催化實驗中，氙燈光源就經常出鏡。

常用設備有：泊菲萊科技的PLS-SXE 300、PLS-SXE 300D、Microsolar 300氙燈光源。

氙燈光譜中紫外的成分雖然沒有汞燈強，但這並非意味著在需要紫外光的實驗中就沒氙燈的一席之地瞭。

PLS-SXE 300UV、PLS-SXE 300DUV、Microsolar 300（紫外加強型）氙燈光源就可以應用在偏重高能量紫外連續分佈的研究中，比如模擬陽光中的紫外部分並做紫外加速實驗等，這3款設備就可以解決以往紫外光實驗中過於依賴汞燈光源的狀況，並實現瞭一臺光源同時具備研究紫外光和可見光的能力。

需要重點強調的是，紫外加強型的氙燈光源在紫外區的能量是連續分佈的，並不像汞燈隻有某幾個特征峰的線光譜。（點擊下方鏈接，瞭解氙燈更多詳情↓）

除此之外，氙燈在近紅外光譜區（800 nm～1200 nm）有很強的能量分佈，所以氙燈也可以作為紅外光源使用。

氙燈具備如下特點：

1.光譜形態接近太陽光譜

在光譜圖中，可以清楚的看到太陽光譜與氙燈光譜的相似程度，如果有更高的需求，氙燈光源還可以搭配全反射濾光片+AM 1.5G濾光片的形式來獲得更高擬合度的太陽光譜。

2.連續光譜

氙燈光源為連續光譜，當實驗中需要連續光譜時，選氙燈就非常合適。不過氙燈光源可以通過濾光片、單色儀等配件實現窄帶波長的輸出，來用於量子效率的測量。目前泊菲萊科技在售的單色光濾光片共有15種，包含紫外、可見光區的常用波長。

泊菲萊部分單色濾光片

3.更高的光功率密度

氙燈光源在其出光口位置，光功率密度可達1500mW/cm²，遠高於太陽光的光功率密度100mW/cm²，因此，氙燈光源在光催化實驗中，能夠更好的促進反應的進行。

到這裡，氙燈的特點就介紹完瞭，最後一起來看看汞燈的特點。

三、汞燈光源

汞燈是利用汞放電時產生汞蒸氣獲得可見光的電光源，汞燈的光譜偏向於紫外區域，當一些實驗中的催化劑隻有紫外光響應，沒有可見光響應時，就可考慮采用汞燈作為光源來模擬紫外光，比如TiO₂隻有在紫外光下才能被激發產生電子空穴對，才會有較好的光催化性能。

與氙燈不同的是，汞燈所發出的光其光譜為特征譜線，典型波長為254 nm、313 nm、550 nm等，汞燈的輸出光譜與汞蒸氣的填充壓力有關。

汞燈可分為低壓汞燈、高壓汞燈和超高壓汞燈3種：

低壓汞燈點燃時汞蒸氣壓<1 atm，此時汞原子主要輻射波長為253.7 nm的紫外線。

高壓汞燈放電時波長253.7 nm的共振線（輻外光譜）被吸收，可見譜線強度增加，主要輻射的是404.7 nm、435.8 nm、546.1 nm和577.0～579.0 nm的可見譜線，此外還輻射較強的365.0 nm的長波紫外線。

超高壓汞燈的工作時汞蒸氣壓>1 MPa，該燈從長波紫外到可見光都有很強的輻射，主要輻射波長在546.1 nm。

看完以上這些內容，相信對這3種光源的瞭解程度又加深瞭不少吧？有問題可隨時在下方留言哦。

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